DE3630301A1 - Verfahren zur herstellung von moertel oder beton durch gezielte veraenderung der kornzusammensetzung des zuschlages und eventuell des bindemittels waehrend des mischvorganges - Google Patents

Description

An Baustoffe und Bauverfahren werden zunehmend höhere Anfor­ derungen gestellt. Die Folge davon ist, daß in besonderen Fäl­ len bei der Herstellung von Mörteln oder Betonen auf minera­ lischer Basis das Einmischen von zwei verschiedenen oder von mehreren Bindemitteln stufenweise gefordert werden muß. Dabei kann in der ersten Stufe des Mischvorganges eine Naß- oder Feuchtmischung erforderlich sein, und in der zweiten Misch­ stufe eine Trocknung der Mischung notwendig werden. Es liegt dann eine Trocken-Baustoffmischung vor. In einer weiteren Misch­ stufe kann daraus unter Zugabe von Wasser und gegebenenfalls eines weiteren Bindemittels normaler Mörtel oder Beton herge­ stellt werden.

Die ersten beiden beschriebenen Mischstufen werden aus wirt­ schaftlichen Überlegungen sinnvoll im Herstellerwerk von Trockenmörtel oder Trockenbeton unmittelbar hintereinander vor­ genommen. Das Trocken-Baustoffgemisch ist lagerfähig und wird erst auf der Baustelle durch Einmischen von Wasser zu verarbeitungs­ fähigem Mörtel oder Beton.

Bei Verwendung von wassergelösten Bindemitteln, wie z. B. Wasser­ glas, in der ersten Mischstufe kann eine Trocknung anschließend vor der Zugabe weiterer hydraulischer Bindemittel, wie z. B. Zement, technologisch erforderlich werden. Es ist dann bei der Herstellung von Mörtel oder Beton in einem Aufbereitungsgang die Mischung in drei Stufen vorzunehmen:

• 1. Stufe - Naßmischung
• 2. Stufe - Trockenmischung
• 3. Stufe - Naßmischung

Diese drei Mischstufen können in drei verschiedenen herkömm­ lichen Mischern abgewickelt werden, sie können aber auch in einem einzigen, z. B. einem entsprechend langen Rohr- oder Trommelmischer durchgeführt werden, der in entsprechende Ab­ schnitte aufgeteilt ist.

Ein einfaches Verfahren, die in der zweiten Stufe angestrebte Trocknung beim Mischvorgang zu erreichen, wird in der Ausnutzung der Reibungswärme durch gezielte Veränderung der Kornzusammen­ setzung des Zuschlages und eventuell des Bindemittels, z. B. des Zementes, gesehen. Auf diese Weise läßt sich gegebenenfalls unter Entfall der ersten Mischstufe aus nassen oder feuchten Zuschlägen ohne aufwendige Trocknung unter Zuführung von Wärme eine lagerfähige Trockenmörtel- oder Trockenmörtelbetonmischung herstellen.

Die Trocknung von feuchtem Zuschlag und/oder eines wäßrigen Bindemittels wird durch intensive Reibung des Zuschlages und eventeull eines Bindemittels, wie z. B. Zement, herbeigeführt.

Beim Zuschlag bietet dieses Verfahren zusätzlich den Vorteil, daß die Kornform und die Kornabstufung gezielt verändert werden kann. Je nachdem, wie intensiv in der entsprechenden Misch­ stufe die Mineralstoffkörner gerieben werden, kann eine mehr oder weniger starke Beinflussung der Kornform des Zuschlages und des dabei entstehenden Abriebes herbeigeführt werden. Es ist also auch eine Friktion des Zuschlages über den Trocknungs­ effekt hinaus möglich. Es ist aber auch eine Friktion unter dem notwendigen Trocknungseffekt möglich, wenn nämlich durch Zugabe eines trockenen, mehlartigen Bindemittels zusätzlich der erforderliche Abtrocknungseffekt durch die damit verbun­ dene Erhöhung der Kornoberfläche unterstützt wird.

Beim Bindemittel, wie z. B. Zement, bietet das Trocknungsver­ fahren in einer eigenen Mischstufe zusätzlich den Vorteil, daß z. B. aus einem Z 35 durch weitere Verfeinerung der Zementkörner ein höherwertigerer Zement Z 45 gewonnen werden kann. Die sonst im Zementwerk aufgewendete Energie zur Feinermahlung wird bei diesem Verfahren einer sinnvollen Nutzung zugeführt und tech­ nisch verwertet. Sie braucht nicht durch aufwendige Kühlung vernichtet zu werden. Es kann aber auch lediglich aus einem Zement, der normenmäßig in der Festigkeit niedrig liegt, ein verbesserter Zement derselben Festigkeitsklasse erreicht werden. Auch dies bedeutet eine qualitative Verbesserung, weil Ausrut­ scher in der Festigkeitsklasse nach unten ausgeschlossen werden.

Bei hochwertigen Baustoffmischungen mit zwei oder mehr Binde­ mitteln ist die Zementsorte Z 45 auch noch aus technologischen Überlegungen vorteilhafter als die Zementsorte Z 35. Die An­ fangserhärtung läuft schneller ab. Überdies wird durch die Ver­ feinerung des Zementes eine Verringerung des Bedarfs an diesem energieintensiven Produkt erreicht. Er hat nämlich eine höhere Festigkeit. Eine feinere Aufmahlung bedingt zusätzlich eine bes­ sere Verteilung des Bindemittels, d. h. eine höhere Homogenität des Mörtels oder Betons.

Das stufenweise Einmischen verschiedener Bindemittel in Mörtel oder Beton befindet sich heute noch im Anfangsstadium. Verfah­ ren, die dies im großtechnischen Maßstab vornehmen, sind nicht bekannt. Speziell für die Herstellung von Hochwertbeton ist die Verwendung von zwei oder drei verschiedenen Bindemitteln durch wissenschaftliche Arbeiten als vorteilhaft erkannt. Um die Haf­ tung zwischen Zuschlag und Zementstein zu verbessern, hat sich z. B. die Vorbehandlung der Zuschlagoberfläche mit einer wäß­ rigen Wasserglaslösung als ein erfolgversprechender Weg gezeigt. Diese wäßrige Wasserglaslösung sollte jedoch vor Einmischen des Zementes abgetrocknet werden, um die maximale Wirkung entfalten zu können.

Bei der Herstellung von Trockenbaustoffen ist heute eine inten­ sive Trocknung feuchter oder nasser Zuschläge in speziellen energieaufwendigen Trocknungsanlagen üblich. Eine Mittrocknung kann bei kalkhaltigen Baustoffgemischen über die Hydratisie­ rung von Branntkalk (Feinkalk) zu Kalkhydrat erreicht werden. Zementhaltige Baustoffgemische müssen jedoch einen sehr weit­ gehenden Trocknungsgrad aufweisen, damit das Bindemittel "Zement" nicht während des Lagerzustandes anfängt zu hydratisie­ ren. Der Baustoff wird sonst unbrauchbar. Bei heute üblichen Portland- oder Hochofenzementen wird dafür ein Trocknungsgrad von unter 0,5 Gew.% Wassergehalt für erforderlich gehalten. Weist das Baustoffgemisch einen hohen Anteil an Feinststoffen außer üblichen Zementen auf, so kann aufgrund einer wesentlich erhöhten Mineralstoffoberfläche im Wassergehalt bis 1 Gew.% noch als zulässig angesehen werden.

Bei der Produktion von Massenbaustoffen wie Mörtel oder Beton sind für die Trocknungseinrichtungen erhebliche Investitions­ aufwendungen notwendig. Bei den Trockenbaustoffherstellern ist deshalb zur Zeit die Entwicklung zu bundesweit operierenden Groß­ unternehmen verstärkt im Gange, weil nur diese in der Lage sind, schwerpunktmäßig kurzfristig einen größeren Kapitaleinsatz auf­ zubringen. Mittelständische Unternehmen in diesem Industriezweig geraten mehr und mehr unter Druck.

Die dem Patentantrag zugrundeliegende Erfindung zielt darauf ab, mit feuchten bzw. nassen Zuschlägen und/oder unter Verwendung ei­ nes in wäßriger Lösung befindlichen Bindemittels eine trockene Baustoffmischung in Verbindung mit dem Mischvorgang zu erreichen. Bei der Erzeugung der notwendigen Reibungswärme findet eine Ver­ änderung des ursprünglich gewählten Zuschlaggemisches statt. Es erfolgt ein Kornabrieb, der vom Mineralbestand, der Kornform, der Kornoberfläche und der Kornabstufung des verwendeten Zuschlages abhängt. Durch die Auswahl der Ausgangszusammensetzung des Zu­ schlages kann die Sieblinie nach dem Mischvorgang sehr gut vor­ bestimmt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Abrieb beim Mischvorgang im wesentlichen den Sandbereich beeinflußt, und hier speziell den Feinststoffbereich.

Diese Intensivmischung mit gezieltem Kornabrieb hat zusätz­ lich den Vorteil, daß im Gegensatz zu heutigen Herstellgewohn­ heiten der Sandbereich gezielt beeinflußt wird, so daß die end­ gültige Kornabstufung nach vorgegebener Rezeptur angesteuert wird. Der beim Mischen immer entstehende Kornabrieb unterliegt demgegenüber heute so gut wie keiner Kontrolle. Die Intensiv­ mischung zur Erzeugung von Reibungswärme ist zusätzlich baustoff­ technologisch von Vorteil, wenn Zuschlag oder Teile des Zuschla­ ges mit ungünstiger Kornform zum Einsatz kommen, weil dieser Nachteil beim Mischvorgang abgemildert oder auch ganz beseitigt werden kann.

Bei Verwendung von gebrochenen Zuschlägen bietet dieses Verfah­ ren grundsätzlich Vorteile: Die Verdichtungsfähigkeit des Ge­ misches läßt sich verbessern, außerdem wird durch die Kornform­ anrundung die Gesamtoberfläche des Zuschlages verringert, was eine Absenkung des erforderlichen Bindemittelbedarfes bedeutet. Der dem Patentantrag zugrundeliegende Erfindungsgedanke bringt folgende Vorteile gegenüber den heute üblichen Aufbereitungs­ verfahren:

• 1) Es können Trockenbaustoffe ohne aufwendige Trocknungsanlagen und ohne die Verwendung des Bindemittels Feinkalk hergestellt werden.
• 2) In Trockenbaustoffe können wäßrige Bindemittellösungen, wie z. B. Wasserglas, eingemischt werden, ohne daß der Mischvor­ gang unterbrochen werden muß.
• 3) Die bei der Zementherstellung ansonsten als Abfall entstehen­ de Reibungsenergie kann teilweise beim Mischvorgang als Trocknungsenergie sinnvoll genutzt werden, wenn nämlich Ze­ ment während des Mischvorganges feiner aufgemahlen wird.
• 4) Zuschlag kann von der Kornform her verbessert werden, ohne daß die dabei anfallende Reibungswärme als unerwünschte Ne­ benerscheinung keine Verwertung findet.
• 5) Der Sand im Zuschlag der endgültigen Mischung ist von vorge­ gebener Qualität. Er stammt zu einem wesentlichen Teil aus einem gesteuerten Aufbereitungsprozeß, nämlich dem besonde­ ren Mischvorgang. Demgegenüber sind Schwankungen beim Sand bei den normalen Lieferungen aufgrund verschiedener Einfluß­ faktoren, wie Veränderungen im Vorkommen, Witterungsbedin­ gungen, Produktionsdurchsatz etc., selbst bei ein und dem­ selben Lieferwerk doch recht beachtlich. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Bindemittelbedarf entsprechend dem gleichmäßigeren Niveau abzusenken.
• Je nach erforderlichem Trocknungsaufwand und je nach Art und Zusammensetzung des Zuschlages sowie je nach eventueller zu­ sätzlicher Trocknung durch Zugabe von Zusatzstoffen oder Bindemittel in Mehlform tritt eine mehr oder weniger große Veränderung der Ausgangssieblinie des Zuschlages beim Misch­ vorgang auf. Unter Anwendung industrieller Produktionsgesetze läßt sich die gewünschte endgültige Sieblinie des Zuschlages im fertigen Baustoff erreichen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Mörtel oder Beton dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mischvorgang für die Baustoffherstel­ lung in mindestens drei Stufen abgewickelt wird, wobei die feuchte Mischung nach der ersten Mischstufe in der anschlie­ ßenden zweiten Mischstufe getrocknet wird. Diese Trocknung erfolgt durch die beim Mischen entstehende Reibungswärme.

2. Verfahren zur Trocknung eines feuchten oder nassen Baustoff­ gemisches durch Feinermahlung des Bindemittels oder von Tei­ len des Bindemittels während des Mischvorganges.

3. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischvorgang be­ wußt ein nach Art und Menge vorbestimmter Kornabrieb herbei­ geführt wird, der die Qualität des Sandes und hier besonders des Feinstsandanteils beeinflußt. Dieser hochwertige Mineral­ stoffabrieb ist geeignet, als Füllstoff bis zu einem Drittel des normalerweise für solche Baustoffgemische benötigten Zementes zu ersetzen.

4. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die bei einer gewünsch­ ten Kornformverbesserung durch Friktion anfallende Reibungs­ wärme zur Herstellung eines Trockenbaustoffgemisches genutzt wird.

5. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei- oder dreistu­ fig arbeitender Rohr- oder Trommelmischer in der zweiten Mischstufe Mahlstäbe oder -kugeln enthält, die die Reibung der Baustoffmischung in sich selbst verstärken.

6. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rohr- oder Trommelmischer eingangs die Zugabevorrichtung für ein flüs­ siges Bindemittel und an einem oder zwei späteren Abschnit­ ten die Vorrichtungen zur Zugabe von trockenen Bindemitteln angeordnet sind. Die Mischung erfolgt dann abschnittsweise in zwei oder drei Stufen unmittelbar hintereinander, unter Zugabe unterschiedlicher Bindemittel für jede einzelne Misch­ stufe.

7. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Mischer ganz oder teilweise mit einer Wärmeisolierung umgeben wird, damit die im Inneren entstehende Reibungswärme nicht oder nur begrenzt nach außen abstrahlt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der zur Herstellung von Mörtel oder Beton vorgesehene Zuschlag eine Beimengung von 10 bis 30 Gew.% an Natursand mit hohem Quarzgehalt (< 80 Gew.%) erhält, um einerseits den Abrieb im Sand niedrig zu halten und andererseits die Aufmahlung eines eventuell zugesetzten Bindemittels zu unterstützen.

9. Verfahren unabhängig von den Ansprüchen nach 1, 5 und 6 zum Trocknen eines nassen oder feuchten Zuschlaggemisches zur Herstellung von Trockenmörtel oder Trockenbeton dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Intensivmischung durch die dabei entstehende Reibungswärme die Trocknung erfolgt. Der dabei erzeugte Kornabrieb ist zur Verbesserung des endgültigen Zuschlaggemisches nach der Friktion und zur Verbesserung der Kornform der Zuschlagkörner aufgrund der bekannten Produktionsabläufe im Sinne einer Qualitäts­ erhöhung des damit herzustellenden Baustoffes bei der Verarbeitung und/oder im fertigen Zustand bewußt in einer genau angesteuerten Größenordnung gewollt.